JP6026063B1 - Motor equipment - Google Patents
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Abstract
この発明は、小型化を図ることができるとともに、制御装置の筐体内の制御部品の温度上昇を抑制することができるモータ装置を得ることを目的とする。モータ2に設けられている制御装置3は、第1基板18及び第2基板19を含む制御部品群16と、開口部11が設けられ、制御部品群16を収容する筐体13と、筐体13よりも熱伝導率の低い低熱伝導部42を含み、筐体13に接触した状態で開口部11を塞ぐ蓋14とを有している。第1基板18は、蓋14に取り付けられている。第2基板19は、第1基板18の総発熱量よりも発熱量が大きい電力変換素子20を有し、蓋14から離れた状態で筐体13内に収容されている。電力変換素子20は、モータ2の軸線に沿った方向について第1基板18から離して配置されている。第2基板19の一部は、モータ2の軸線と直交する方向について第1基板18と並んでいる。An object of the present invention is to obtain a motor device that can be miniaturized and can suppress a temperature rise of a control component in a housing of the control device. The control device 3 provided in the motor 2 includes a control component group 16 including a first substrate 18 and a second substrate 19, a housing 13 provided with the opening 11 and accommodating the control component group 16, and a housing 13 includes a low thermal conductivity portion 42 having a thermal conductivity lower than 13 and a lid 14 that closes the opening 11 in contact with the housing 13. The first substrate 18 is attached to the lid 14. The second substrate 19 has a power conversion element 20 that generates a larger amount of heat than the first substrate 18, and is housed in the housing 13 in a state of being separated from the lid 14. The power conversion element 20 is disposed away from the first substrate 18 in the direction along the axis of the motor 2. A part of the second substrate 19 is aligned with the first substrate 18 in a direction orthogonal to the axis of the motor 2.
Description
この発明は、モータに制御装置が取り付けられているモータ装置に関するものである。 The present invention relates to a motor device in which a control device is attached to a motor.
従来、制御装置を収納する収納部をモータのブラケット部材に設け、収納部の外面に冷却フィンを設けることにより、制御装置が発生した熱を外部に放出できるようにしたブラシレスモータが知られている。このような従来のブラシレスモータでは、モータと制御装置とを一体化し、モータを制御するパワー基板と制御基板とを制御装置の1つの収納部内に搭載することでコンパクトにした構成も見られる(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a brushless motor in which a storage unit that stores a control device is provided in a bracket member of the motor and a cooling fin is provided on an outer surface of the storage unit so that heat generated by the control device can be released to the outside. . In such a conventional brushless motor, a compact configuration can be seen by integrating the motor and the control device and mounting the power board and the control board for controlling the motor in one storage part of the control device (for example, Patent Document 1).
しかし、従来のブラシレスモータでは、収納部の設置方向が変更されると、冷却フィンの放熱性能が低下し、制御装置の温度が上昇してしまう。 However, in the conventional brushless motor, if the installation direction of the storage unit is changed, the heat dissipating performance of the cooling fin is lowered, and the temperature of the control device is increased.
また一般的に、パワー基板には制御基板と比べて発熱量の大きい電力変換素子が設けられており、制御基板には電力変換素子と比べて許容温度が低い電子部品が設けられている。発熱量が大きい電力変換素子を設けたパワー基板と、許容温度が電力変換素子よりも低い電子部品を設けた制御基板とを同一の収納部内に搭載した状況では、放熱性低下によって制御装置の温度が上昇した場合に制御基板の電子部品が故障しないように、制御基板に設けた電子部品の許容温度に基づいてパワー基板に設けた電力変換素子の発熱を制限する必要がある。そのため、モータの出力(例えばトルク又は回転数等)の上限が制限されてしまう。 In general, the power board is provided with a power conversion element that generates a larger amount of heat than the control board, and the control board is provided with electronic components having a lower allowable temperature than the power conversion element. In a situation where a power board provided with a power conversion element with a large amount of heat generation and a control board provided with electronic components whose allowable temperature is lower than that of the power conversion element are mounted in the same storage unit, the temperature of the control device is reduced due to a decrease in heat dissipation. It is necessary to limit the heat generation of the power conversion element provided on the power board based on the allowable temperature of the electronic parts provided on the control board so that the electronic parts on the control board do not break down when the temperature rises. Therefore, the upper limit of the motor output (for example, torque or rotation speed) is limited.
特許文献1に示されている従来のブラシレスモータでは、モータ出力の上限を上げるために、制御装置の収納部の外側に冷却フィンを設けてパワー基板からの発熱の影響を低減しているが、収納部の設置方向に依存する放熱性能低下を抑制してモータ出力上限を更に向上することが望まれている。
In the conventional brushless motor shown in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、小型化を図ることができるとともに、制御装置の筐体内の制御部品の温度上昇を抑制することができるモータ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a motor device that can be reduced in size and can suppress an increase in temperature of a control component in a housing of the control device. For the purpose.
この発明によるモータ装置は、モータと、モータに設けられ、モータの動作を制御する制御装置とを備えている。制御装置は、第1基板及び第2基板を含む制御部品群と、開口部が設けられ、制御部品群を収容する筐体と、筐体よりも熱伝導率の低い低熱伝導部を含み、筐体に接触した状態で開口部を塞ぐ蓋とを有している。第1基板は、蓋に取り付けられている。第2基板は、第1基板の総発熱量よりも発熱量が大きい電力変換素子を有している。電力変換素子は、モータの軸線に沿った方向について第1基板から離して配置されている。第2基板の一部は、モータの軸線と直交する方向について第1基板と並ぶ位置にある。 The motor device according to the present invention includes a motor and a control device that is provided in the motor and controls the operation of the motor. The control device includes a control component group including a first substrate and a second substrate, a housing provided with an opening and containing the control component group, and a low heat conduction unit having a lower thermal conductivity than the housing. And a lid that closes the opening in contact with the body. The first substrate is attached to the lid. The second substrate has a power conversion element that generates a larger amount of heat than the first substrate. The power conversion element is arranged away from the first substrate in the direction along the axis of the motor. A part of the second substrate is in a position aligned with the first substrate in a direction perpendicular to the axis of the motor.
この発明によるモータ装置によれば、筐体からの熱を第1基板に伝わりにくくすることができる。また、電力変換素子がモータの軸線に沿った方向について第1基板から離して配置されているので、第1基板が電力変換素子の発熱の影響を受けにくくすることができる。これにより、制御装置の設置方向に依存せずに制御部品である第1基板の温度上昇を抑制することができ、第1基板を故障しにくくすることができる。また、電力変換素子で発生した熱を筐体に拡散させることができる。これにより、第2基板及びモータ装置全体の温度上昇も効果的に抑制することができる。さらに、第2基板の一部がモータの軸線と直交する方向について第1基板と並ぶ位置にあるので、第1基板及び第2基板の全体の配置スペースをモータの軸線に沿った方向について小さくすることができ、モータ装置の小型化を図ることができる。 According to the motor device of the present invention, it is possible to make it difficult for heat from the housing to be transmitted to the first substrate. Further, since the power conversion element is arranged away from the first substrate in the direction along the axis of the motor, the first substrate can be made less susceptible to the heat generated by the power conversion element. Thereby, the temperature rise of the 1st board | substrate which is a control component can be suppressed irrespective of the installation direction of a control apparatus, and it can make it difficult to break down a 1st board | substrate. Further, heat generated by the power conversion element can be diffused into the housing. Thereby, the temperature rise of the 2nd board | substrate and the whole motor apparatus can also be suppressed effectively. Furthermore, since a part of the second substrate is in a position aligned with the first substrate in a direction orthogonal to the motor axis, the entire arrangement space of the first substrate and the second substrate is reduced in the direction along the motor axis. Therefore, the motor device can be reduced in size.
以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるモータ装置を示す斜視図である。また、図2は、図1のモータ装置1を示す部分断面図である。図において、モータ装置1は、モータ2と、モータ2に設けられ、モータ2の動作を制御する制御装置3とを有している。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a perspective view showing a motor device according to
モータ2は、モータ本体と、モータ本体を支持するモータハウジング4とを有している。
The
モータ本体は、シャフト5と、シャフト5の周囲を囲む筒状のステータと、シャフト5に固定され、ステータの内側に配置されているロータとを有している。この例では、ステータがステータコイルを有し、ロータが永久磁石を有している。シャフト5、ステータ及びロータは、モータ2の軸線と同軸に配置されている。ロータ及びシャフト5は、ステータコイルへの給電により、モータ2の軸線を中心としてステータに対して一体に回転する。
The motor body includes a
モータハウジング4は、ステータを囲む筒状のモータフレーム6と、例えば複数のボルト等によりモータフレーム6に固定されている一対の板状のブラケットである前方ブラケット7及び後方ブラケット8とを有している。
The
モータフレーム6の内面には、モータ本体のステータが固定されている。また、モータフレーム6の軸線方向一端部には前方ブラケット7が固定され、モータフレーム6の軸線方向他端部には後方ブラケット8が固定されている。これにより、ステータ、前方ブラケット7及び後方ブラケット8は、モータフレーム6に接触している。
A stator of the motor body is fixed to the inner surface of the
シャフト5は、前方ブラケット7及び後方ブラケット8を貫通している。また、シャフト5は、ベアリング9を介して前方ブラケット7及び後方ブラケット8に回転自在に支持されている。後方ブラケット8には、シャフト5の回転に応じた信号を発生する回転検出器であるエンコーダ10が設けられている。
The
制御装置3は、図2に示すように、上部開口部11及び下部開口部12が設けられている筐体13と、上部開口部11を塞ぐ板状の上部蓋14と、下部開口部12を塞ぐ板状の下部蓋15と、筐体13内に設けられている制御部品群16とを有している。
As shown in FIG. 2, the
筐体13は、前方ブラケット7と一体になっている。この例では、一体成形により形成された単一材が、筐体13及び前方ブラケット7からなるブラケット一体型筐体を構成している。即ち、この例では、一体成形により形成されている単一材のうち、一部が前方ブラケット7になっているとともに、残りの部分が筐体13になっている。前方ブラケット7及び筐体13からなるブラケット一体型筐体は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属により構成されている。また、この例では、前方ブラケット7の厚さが筐体13の壁の厚さよりも厚くなっている。
The
上部開口部11は筐体13の上面に設けられ、下部開口部12は筐体13の下面に設けられている。この例では、下部開口部12が上部開口部11よりも大きくなっている。筐体13は、下部開口部12をモータ2に向けて配置されている。
The
上部蓋14は、上部蓋14の外周部を筐体13に接触させて、複数のねじ17で筐体13に取り付けられている。また、上部蓋14は、筐体13よりも熱伝導率の低い材料で構成された低熱伝導部になっている。この例では、上部蓋14が樹脂で構成されている。上部蓋14を構成する材料として、例えばプラスチック又はゴム等を用いてもよい。
The
下部蓋15は、下部蓋15の外周部を筐体13に接触させて、図示しない複数のねじで筐体13に取り付けられている。この例では、下部蓋15が樹脂又は金属で構成されている。
The
制御部品群16は、上部蓋14に取り付けられている第1の制御部品である制御基板(即ち、第1基板)18と、上部蓋14から離して筐体13内に設けられている第2の制御部品であるパワー基板(即ち、第2基板)19とを有している。制御基板18及びパワー基板19は、共通の筐体13内に収容されている。また、制御基板18及びパワー基板19は、モータ2の軸線に沿って互いに平行に配置されている。
The
パワー基板19は、上部蓋14及び下部蓋15から離れた状態で筐体13内に収容されている。また、パワー基板19は、基板と、基板に実装されている複数の電子部品とを有している。パワー基板19の大きさは、制御基板18の大きさよりも大きくなっている。パワー基板19の一部は、モータ2の軸線と直交する方向について制御基板18と並んでいる。即ち、パワー基板19は、モータ2の軸線と直交する方向についてパワー基板19の基板の一部を制御基板18と対向させた状態で、筐体13内に収容されている。パワー基板19の複数の電子部品には、制御基板18の総発熱量よりも発熱量が大きい発熱部品である電力変換素子20が含まれている。
The
電力変換素子20は、モータ2のステータコイルに電流を供給する素子である。制御部品群16は、電力変換素子20からの電流を制御することにより、モータ2のシャフト5の回転数及びトルクを制御する。
The
パワー基板19は、電力変換素子20を筐体13の内面に取り付けた状態で筐体13内に配置されている。この例では、筐体13の上部開口部11が形成されている壁に電力変換素子20が取り付けられている。即ち、この例では、筐体13が、モータ2の軸線と直交する方向についてパワー基板19よりもモータ2から離れた位置に配置されている素子取付壁を有し、電力変換素子20が筐体13の素子取付壁に取り付けられている。従って、この例では、パワー基板19の基板が、電力変換素子20よりもモータ2に近い位置に配置されている。筐体13の素子取付壁の内面と電力変換素子20との間には、筐体13と電力変換素子20との間で熱を伝えるための熱伝導材21が介在している。熱伝導材21は、筐体13の素子取付壁の内面及び電力変換素子20のそれぞれに密着している。
The
電力変換素子20は、モータ2の軸線に沿った方向について制御基板18から離して配置されている。また、電力変換素子20は、モータ2の軸線に沿った方向について前方ブラケット7と制御基板18との間に配置されている。即ち、電力変換素子20は、モータ2の軸線に沿った方向について制御基板18よりも前方ブラケット7に近い位置に配置されている。モータ2の軸線に沿った方向についての電力変換素子20の位置では、モータ2の軸線と直交する方向について、モータ2、下部蓋15、パワー基板19の基板、電力変換素子20、筐体13の素子取付壁の順に並んでいる。
The
制御基板18は、基板と、基板に実装されている複数の電子部品とを有している。制御基板18の複数の電子部品には、パワー基板19の電子部品よりも許容温度の低い部品、即ち熱に弱い部品が含まれている。
The
制御基板18の電子部品は、電力変換素子20へ制御信号を送ることにより電力変換素子20の制御を行う。従って、制御基板18への電流供給量は電力変換素子20への電流供給量に比べて少なく、制御基板18の総発熱量は電力変換素子20の発熱量よりも少ない。一般的なモータ装置1では、制御基板18の各電子部品の発熱量の合計値が、電力変換素子20の発熱量の10分の1以下である。
The electronic component of the
制御基板18は、制御基板18の複数の電子部品を上部蓋14に向けて上部蓋14に取り付けられている。制御基板18と上部蓋14との間には、制御基板18と上部蓋14との間で熱を伝えるための熱伝導材22が介在している。熱伝導材22は、制御基板18及び上部蓋14のそれぞれに密着している。熱伝導材21,22としては、例えばサーマルシート又はサーマルグリース等が用いられている。
The
制御基板18は、上部蓋14よりもモータ2に近い位置に配置されている。モータ2の軸線に沿った方向についての制御基板18の位置では、モータ2の軸線と直交する方向について、モータ2、下部蓋15、制御基板18、上部蓋14の順に並んでいる。
The
筐体13の内側面には、複数の固定台23が固定されている。制御基板18は、ワッシャ24を介して各固定台23に重ねて載せられている。上部蓋14を筐体13に取り付ける各ねじ17は、筐体13外から、上部蓋14、制御基板18及びワッシャ24を貫通して固定台23に取り付けられている。各ねじ17が各固定台23に対して締め付けられることにより、制御基板18が上部蓋14に固定されるとともに、上部蓋14が筐体13に固定される。ワッシャ24は、筐体13よりも熱伝導率が低く、かつ筐体13よりも電気絶縁性の高い材料で構成されている。この例では、ワッシャ24が樹脂で構成されている。ワッシャ24を構成する材料として、例えばプラスチック又はゴム等を用いてもよい。
A plurality of fixing
次に、モータ装置1での熱の伝わり方について説明する。電力変換素子20で発生した熱は、筐体13及び前方ブラケット7からなるブラケット一体型筐体が単一材になっているため、熱伝導材21を介してブラケット一体型筐体全体に伝わり、ブラケット一体型筐体全体から自然対流及び輻射によってモータ装置1外へ放出される。
Next, how heat is transmitted in the
例えば、モータフレーム6の温度が電力変換素子20の温度よりも高いときには、モータ本体で発生した熱が、モータフレーム6を介してブラケット一体型筐体全体に伝わり、モータ装置1外へ放出される。逆に、電力変換素子20の温度がモータフレーム6の温度よりも高いときには、電力変換素子20で発生した熱が、ブラケット一体型筐体全体を介してモータフレーム6に伝わり、モータ装置1外へ放出される。
For example, when the temperature of the
制御基板18は、モータ2の軸線に沿った方向について電力変換素子20から離れて配置されている。また、制御基板18は、モータ2の軸線に沿った方向について、電力変換素子20よりも前方ブラケット7から離れた位置に配置されている。そのため、制御基板18では、電力変換素子20及びモータ2のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。
The
また、筐体13の上部開口部11を塞いでいる上部蓋14は、筐体13よりも熱伝導率の低い材料で構成された低熱伝導部を有している。さらに、制御基板18は、上部蓋14に取り付けられている。そのため、筐体13からの熱は、低熱伝導部によって上部蓋14の面方向に伝わりにくくなり、制御基板18では、電力変換素子20及びモータ2のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。言い換えると、筐体13から制御基板18への熱は、上部蓋14によって伝わりにくくなる。これにより、制御基板18の温度上昇が抑制される。
In addition, the
さらに、制御基板18の熱は、上部蓋14を介して筺体13外へ放熱されるため、筐体13から伝わる熱に起因した制御基板18の温度上昇が抑制されるだけでなく、制御基板18自身の温度が積極的に低減される。
Furthermore, since the heat of the
また、電力変換素子20は、パワー基板19よりもモータ2から離れた位置に配置されている筐体13の素子取付壁に取り付けられ、上部蓋14に取り付けられている制御基板18は、上部蓋14よりもモータ2に近い位置に配置されている。そのため、電力変換素子20及び制御基板18では、モータ2側と反対側の位置で放熱されることになり、ステータコイルの発熱で高温となったモータ2の温度上昇に起因した制御基板18の温度上昇が抑制される。
Further, the
このようなモータ装置1では、上部蓋14が低熱伝導部になっているので、筐体13からの熱を制御基板18に上部蓋14によって伝わりにくくすることができる。また、電力変換素子20がモータ2の軸線に沿った方向について制御基板18から離して配置されているので、電力変換素子20からの熱を制御基板18に伝わりにくくすることができる。これにより、制御基板18の温度上昇を抑制することができ、制御基板18を故障しにくくすることができる。従って、発熱部品である電力変換素子20を含むパワー基板19と、熱に弱い部品を含む制御基板18とを共通の筐体13内の空間に配置することができる。さらに、パワー基板19の一部がモータ2の軸線と直交する方向について制御基板18と並んでいるので、制御基板18及びパワー基板19の配置スペースをモータ2の軸線に沿った方向について小さくすることができる。これにより、モータ装置1の小型化を図ることもできる。また、制御装置3の小型化によって、振動するモータ2に対する制御装置3の耐振性の向上も図ることができる。
In such a
また、制御基板18及びパワー基板19は、モータ2の軸線に沿って互いに平行に配置されているので、制御装置3の高さ寸法を小さくすることができる。これにより、モータ装置1の小型化、及びモータ2に対する制御装置3の耐振性の向上をさらに図ることができる。
Moreover, since the
また、電力変換素子20は、モータ2の軸線に沿った方向について前方ブラケット7と制御基板18との間に配置されているので、前方ブラケット7から制御基板18を遠ざけることができ、モータ2から前方ブラケット7を介して筐体13に伝わる熱が制御基板18に達することを抑制することができる。これにより、制御基板18の温度上昇をさらに抑制することができる。
Further, since the
また、筐体13は、モータ2の軸線と直交する方向についてパワー基板19よりもモータ2から離れた位置に配置されている素子取付壁を有し、電力変換素子20が筐体13の素子取付壁に取り付けられており、制御基板18が上部蓋14よりもモータ2に近い位置に配置されているので、電力変換素子20及び制御基板18のモータ2側とは反対側の位置で電力変換素子20及び制御基板18のそれぞれの放熱を行うことができ、モータ2が温度上昇した場合でも電力変換素子20及び制御基板18の放熱を効果的に行うことができる。これにより、制御基板18の温度上昇をさらに抑制することができる。
The
また、制御基板18と上部蓋14との間には、熱伝導材22が介在しているので、制御基板18で発生した熱を上部蓋14へ伝えやすくすることができる。これにより、制御基板18の温度を積極的に低減させることができる。
Further, since the heat
また、筐体13及び前方ブラケット7からなるブラケット一体型筐体が、一体成形により形成された単一材になっているので、筐体13及び前方ブラケット7間の熱伝導状態を格段に向上させることができ、熱を拡散させやすくすることができる。これにより、電力変換素子20及びモータフレーム6からの熱をブラケット一体型筐体全体でモータ装置1外へ放出させることができ、パワー基板19及びモータ装置1全体の温度上昇を効果的に抑制することができる。
In addition, the bracket-integrated case composed of the
また、制御基板18は、筐体13よりも熱伝導率の低いワッシャ24を介して固定台23に重なっているので、例えば電力変換素子20からの熱により固定台23が高温になった場合であっても、固定台23からの熱を制御基板18にワッシャ24によって伝わりにくくすることができる。これにより、制御基板18の温度上昇をさらに抑制することができる。
Further, since the
また、前方ブラケット7の厚さは、筐体13の壁の厚さよりも厚くなっているので、前方ブラケット7で熱が拡散しやすくなり、モータ装置1での放熱効果をさらに向上させることができる。
Further, since the thickness of the
以上のように、許容温度は高いが発熱量が大きい電力変換素子20を有するパワー基板19と、発熱量は小さいが許容温度は低い電子部品を有する制御基板18とを1つの筺体13内に収容しても、電力変換素子20の発熱は筺体13全体で冷却しつつ、発熱量が大きい電力変換素子20及び筺体13の温度上昇が制御基板18の温度上昇に与える影響を最小限にすることができる。これにより、2つの基板が共存する制御装置3の冷却を効率良く行うことができ、モータ2の出力の上限を向上させることができる。
As described above, the
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2によるモータ装置を示す部分断面図である。前方ブラケット7は、板状のブラケット本体71と、ブラケット本体71から突出する板状のブラケット突出部72とを有している。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a motor device according to
ブラケット本体71には、シャフト5が貫通しており、ベアリング9を介してシャフト5が回転自在に支持されている。ブラケット突出部72は、ブラケット本体71の端部から後方ブラケット8に向かってシャフト5に沿って突出している。これにより、前方ブラケット7の断面形状は、ブラケット本体71及びブラケット突出部72によってL字状になっている。前方ブラケット7は、一体成形により形成された単一材になっている。
The
筐体13は、前方ブラケット7と別部材になっている。筐体13の端部は、前方ブラケット7のブラケット本体71とブラケット突出部72との境界部分に取付ねじ31により取り付けられている。これにより、筐体13が前方ブラケット7と一体になっている。また、筐体13の端部は、前方ブラケット7に接触している。さらに、筐体13の下部開口部12のうち、一部がブラケット突出部72により塞がっており、残りの部分が下部蓋15により塞がっている。筐体13内には、ブラケット突出部72の上面が露出している。
The
パワー基板19の電力変換素子20は、ブラケット突出部72の筐体13内に露出した面に取り付けられている。パワー基板19は、電力変換素子20をブラケット突出部72に取り付けた状態で、制御基板18、上部蓋14及び下部蓋15のそれぞれから離して筐体13内に配置されている。これにより、電力変換素子20は、モータ2の軸線と直交する方向についてパワー基板19の基板よりもモータ2に近い位置に配置されている。
The
ブラケット突出部72の筐体13内に露出した面と電力変換素子20との間には、実施の形態1と同様の熱伝導材21が介在している。熱伝導材21は、ブラケット突出部72及び電力変換素子20のそれぞれに密着している。他の構成は実施の形態1と同様である。
Between the surface of the
次に、モータ装置1での熱の伝わり方について説明する。電力変換素子20で発生した熱は、熱伝導材21を介してブラケット突出部72に伝わり、ブラケット突出部72から筐体13、ブラケット本体71及びモータフレーム6に伝わる。筐体13、ブラケット本体71及びモータフレーム6に伝わった熱は、筐体13、ブラケット本体71及びモータフレーム6のそれぞれの表面から自然対流及び輻射によってモータ装置1外へ放出される。
Next, how heat is transmitted in the
例えば、モータフレーム6の温度が電力変換素子20の温度よりも高いときには、モータ本体で発生した熱が、モータフレーム6を介して前方ブラケット7及び筐体13に伝わり、モータ装置1外へ放出される。逆に、電力変換素子20の温度がモータフレーム6の温度よりも高いときには、電力変換素子20で発生した熱が、前方ブラケット7を介して筐体13及びモータフレーム6に伝わり、モータ装置1外へ放出される。
For example, when the temperature of the
制御基板18は、モータ2の軸線に沿った方向について電力変換素子20から離れて配置されており、かつ、モータ2の軸線に沿った方向について、電力変換素子20よりも前方ブラケット7から離れた位置に配置されている。そのため、制御基板18では、電力変換素子20及びモータ2のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。
The
また、筐体13の上部開口部11を塞いでいる上部蓋14は、筐体13よりも熱伝導率の低い材料で構成された低熱伝導部を有している。さらに、制御基板18は、上部蓋14に取り付けられている。そのため、筐体13からの熱は、低熱伝導部によって上部蓋14の面方向に伝わりにくくなり、制御基板18では、電力変換素子20及びモータ2のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。言い換えると、筐体13から制御基板18への熱は、上部蓋14によって伝わりにくくなる。これにより、制御基板18の温度上昇が抑制される。
In addition, the
さらに、制御基板18の熱は、上部蓋14を介して筺体13外へ放熱されるため、筐体13から伝わる熱に起因した制御基板18の温度上昇が抑制されるだけでなく、制御基板18自身の温度が積極的に低減される。
Furthermore, since the heat of the
このようなモータ装置1では、筐体13が前方ブラケット7と別部材になっており、発熱部品である電力変換素子20が前方ブラケット7のブラケット突出部72に取り付けられているので、電力変換素子20で発生した熱を、ブラケット突出部72を介して筐体13、ブラケット本体71及びモータフレーム6に伝えることができる。また、モータ本体で発生した熱も、モータフレーム6、ブラケット本体71及び筐体13に伝えることができる。これにより、電力変換素子20及びモータ本体からの熱をモータフレーム6、ブラケット本体71及び筐体13のそれぞれの表面からモータ装置1外へ放出させることができ、制御基板18、パワー基板19及びモータ装置1全体の温度上昇を効果的に抑制することができる。また、筐体13が前方ブラケット7と別部材になっているので、前方ブラケット7をモータフレーム6に取り付けた状態で、パワー基板19を前方ブラケット7に取り付けることができる。従って、パワー基板19を取り付けるときの作業スペースを広く確保することができ、モータ装置1の製造を容易にすることができる。
In such a
また、前方ブラケット7の厚さを筐体13の壁の厚さよりも厚くすることにより、前方ブラケット7で熱が拡散しやすくなり、モータ装置1での放熱効果をさらに向上させることができる。
Further, by making the thickness of the
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3によるモータ装置を示す部分断面図である。筐体13は、板状の前方ブラケット7と別部材になっている。筐体13の端部は、前方ブラケット7の端部(図4では、前方ブラケット7の上端部)に取付ねじ31により取り付けられている。これにより、筐体13は、前方ブラケット7と一体になっている。また、筐体13の端部は、前方ブラケット7の端部に接触している。他の構成は実施の形態1と同様である。
FIG. 4 is a partial sectional view showing a motor device according to
電力変換素子20で発生した熱は、熱伝導材21を介して筐体13に伝わり、筐体13から前方ブラケット7及びモータフレーム6に伝わる。筐体13、前方ブラケット7及びモータフレーム6に伝わった熱は、筐体13、前方ブラケット7及びモータフレーム6のそれぞれの表面から自然対流及び輻射によってモータ装置1外へ放出される。
The heat generated in the
例えば、モータフレーム6の温度が電力変換素子20の温度よりも高いときには、モータ本体で発生した熱が、モータフレーム6を介して前方ブラケット7及び筐体13に伝わり、モータ装置1外へ放出される。逆に、電力変換素子20の温度がモータフレーム6の温度よりも高いときには、電力変換素子20で発生した熱が、前方ブラケット7を介して筐体13及びモータフレーム6に伝わり、モータ装置1外へ放出される。
For example, when the temperature of the
制御基板18は、モータ2の軸線に沿った方向について電力変換素子20から離れて配置されており、かつ、モータ2の軸線に沿った方向について、電力変換素子20よりも前方ブラケット7から離れた位置に配置されている。そのため、制御基板18では、電力変換素子20及びモータ2のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。
The
また、筐体13の上部開口部11を塞いでいる上部蓋14は、筐体13よりも熱伝導率の低い材料で構成された低熱伝導部を有している。さらに、制御基板18は、上部蓋14に取り付けられている。そのため、筐体13からの熱は、低熱伝導部によって上部蓋14の面方向に伝わりにくくなり、制御基板18では、電力変換素子20及びモータ2のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。言い換えると、筐体13から制御基板18への熱は、上部蓋14によって伝わりにくくなる。これにより、制御基板18の温度上昇が抑制される。
In addition, the
さらに、制御基板18の熱は、上部蓋14を介して筺体13外へ放熱されるため、筐体13から伝わる熱に起因した制御基板18の温度上昇が抑制されるだけでなく、制御基板18自身の温度が積極的に低減される。
Furthermore, since the heat of the
また、電力変換素子20は、パワー基板19よりもモータ2から離れた位置に配置されている筐体13の素子取付壁に取り付けられ、上部蓋14に取り付けられている制御基板18は、上部蓋14よりもモータ2に近い位置に配置されている。そのため、電力変換素子20及び制御基板18では、モータ2側と反対側の位置で放熱されることになり、ステータコイルの発熱で高温となったモータ2の温度上昇に起因した制御基板18の温度上昇が抑制される。
Further, the
このようなモータ装置1では、筐体13が前方ブラケット7と別部材になっているので、別々に作製したモータ2及び制御装置3を互いに組み合わせることができ、モータ装置1の製造を容易にすることができる。また、制御装置3をモータ2から容易に取り外すことができ、例えば制御装置3が故障した場合の修理等の作業を容易にすることができる。また、前方ブラケット7の厚さを筐体13の壁の厚さよりも厚くすることにより、前方ブラケット7で熱が拡散しやすくなり、モータ装置1での放熱効果をさらに向上させることができる。
In such a
実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4によるモータ装置を示す部分断面図である。制御基板18の筐体13内に露出する面には、制御基板18と筐体13との間での熱移動を抑制する断熱材32が重なっている。断熱材32の熱伝導率は、筐体13の熱伝導率よりも低くなっている。この例では、制御基板18の筐体13内に露出する面の全面に断熱材32が重なっている。各固定台23には、断熱材32を介して制御基板18が重ねて載せられている。他の構成は実施の形態1と同様である。
5 is a partial sectional view showing a motor device according to
このようなモータ装置1では、制御基板18の筐体13内に露出する面に断熱材32が重なっているので、例えば電力変換素子20からの輻射熱等により筐体13内の温度が上昇した場合であっても、筐体13内からの熱が断熱材32によって制御基板18に伝わりにくくすることができる。これにより、制御基板18の温度上昇をさらに抑制することができる。
In such a
なお、上記の例では、制御基板18の筐体13内に露出する面に断熱材32を重ねる構成が実施の形態1のモータ装置1に適用されているが、制御基板18の筐体13内に露出する面に断熱材32を重ねる構成を実施の形態2及び3のモータ装置1に適用してもよい。
In the above example, the configuration in which the
実施の形態5.
図6は、この発明の実施の形態5によるモータ装置を示す部分断面図である。制御基板18は、上部蓋14から下方へ離して配置されている。これにより、制御基板18と上部蓋14との間には、空間である隙間が存在している。各固定台23には、制御基板18が断熱材32を介して自重で載せられている。他の構成は実施の形態4と同様である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a motor device according to
このようなモータ装置1では、制御基板18が上部蓋14から離して配置されているので、制御基板18と上部蓋14との間に介在させる熱伝導材をなくすことができ、コストの低減化を図ることができる。また、製造工程数も減らすことができるので、モータ装置1の製造も容易にすることができる。
In such a
なお、上記の例では、制御基板18を上部蓋14から離して配置する構成が実施の形態4のモータ装置1に適用されているが、制御基板18を上部蓋14から離して配置する構成を実施の形態1〜3のモータ装置1に適用してもよい。
In the above example, the configuration in which the
実施の形態6.
図7は、この発明の実施の形態6によるモータ装置を示す部分断面図である。上部蓋14は、金属製の蓋本体41と、蓋本体41と筐体13との間に介在する低熱伝導部42とを有している。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a motor device according to
蓋本体41は、上部開口部11の全体を覆っている。また、蓋本体41は、低熱伝導部42によって筐体13から離して配置されている。低熱伝導部42は、上部開口部11の外周部に沿って蓋本体41に設けられている。また、低熱伝導部42は、筐体13に接触している。蓋本体41は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウム又は銅等で構成された高熱伝導部になっている。なお、蓋本体41を構成する材料として、熱伝導率の高いセラミック(例えば窒化アルミニウム(AlN)等)又はグラファイト複合材料等を用いてもよい。低熱伝導部42の熱伝導率は、筐体13及び蓋本体41の熱伝導率よりも低くなっている。これにより、筐体13からの熱が蓋本体41に伝わりにくくなっている。
The
制御基板18と蓋本体41との間には、制御基板18及び蓋本体41のそれぞれに密着する熱伝導材22が介在している。この例では、熱伝導材22が電気絶縁性を持つ材料で構成されている。他の構成は実施の形態1と同様である。
Between the
このようなモータ装置1では、金属製の蓋本体41と筐体13との間に低熱伝導部42が介在しており、制御基板18及び蓋本体41のそれぞれに密着する熱伝導材22が制御基板18と蓋本体41との間に介在しているので、制御基板18に含まれる部品の中に発熱密度の高い部品がある場合であっても、熱伝導率の高い蓋本体41で制御基板18からの熱を拡散させて熱の集中を緩和させることができる。これにより、制御基板18の温度上昇を抑制することができる。また、蓋本体41と筐体13との間に低熱伝導部42が介在しているので、電力変換素子20の発熱で高温となった筐体13から蓋本体41へ熱が伝わりにくくなり、制御基板18の温度上昇をさらに抑制することができる。
In such a
なお、上記の例では、上部蓋14が蓋本体41及び低熱伝導部42を含む構成が実施の形態1のモータ装置1の上部蓋14に適用されているが、上部蓋14が蓋本体41及び低熱伝導部42を含む構成を実施の形態2〜4のモータ装置1の上部蓋14に適用してもよい。
In the above example, the configuration in which the
実施の形態7.
図8は、この発明の実施の形態7によるモータ装置を示す部分断面図である。また、図9は、図8の上部蓋14を示す上面図である。上部蓋14は、金属板45と、金属板45と一体になっている樹脂製の低熱伝導部46とを有している。低熱伝導部46は、金属板45と接触した状態で金属板45と一体になっている。
FIG. 8 is a partial sectional view showing a motor device according to
金属板45は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウム又は銅等で構成された高熱伝導部になっている。低熱伝導部42の熱伝導率は、筐体13及び金属板45の熱伝導率よりも低くなっている。上部蓋14は、金属板45及び低熱伝導部46のそれぞれを筐体13に接触させた状態で筐体13に取り付けられている。上部蓋14を筐体13に取り付ける複数のねじ17は、すべて低熱伝導部46を貫通している。
The
この例では、低熱伝導部46が、図9に示すように、U字状の板になっている。また、この例では、金属板45が低熱伝導部46のU字状の内側の空間に固定されている。従って、この例では、矩形状の上部開口部11の4辺のうち、3辺に低熱伝導部46を接触させ、残りの1辺に金属板45を接触させた状態で上部蓋14が筐体13に取り付けられている。また、この例では、上部開口部11の4辺のうち、電力変換素子20の位置から最も離れた1辺に金属板45が接触している。
In this example, the low
金属板45及び低熱伝導部46のそれぞれと制御基板18との間には、熱伝導材22が介在している。熱伝導材22は、金属板45及び低熱伝導部46のそれぞれに密着している。この例では、熱伝導材22が電気絶縁性を持つ材料で構成されている。他の構成は実施の形態1と同様である。
The heat
このようなモータ装置1では、上部蓋14が、金属板45及び低熱伝導部46のそれぞれを筐体13に接触させた状態で筐体13に取り付けられ、制御基板18及び金属板45のそれぞれに密着する熱伝導材22が制御基板18と金属板45との間に介在しているので、制御基板18に含まれる部品の中に発熱密度の高い部品がある場合であっても、熱伝導率の高い金属板45で制御基板18からの熱を拡散させて熱の集中を緩和させることができ、制御基板18の温度上昇を抑制することができる。また、低熱伝導部46が筐体13に接触しているので、筐体13から金属板45まで熱が伝わりにくくなり、制御基板18の温度上昇をさらに抑制することができる。
In such a
なお、上記の例では、上部蓋14が金属板45及び低熱伝導部46を含む構成が実施の形態1のモータ装置1の上部蓋14に適用されているが、上部蓋14が金属板45及び低熱伝導部46を含む構成を実施の形態2〜4のモータ装置1の上部蓋14に適用してもよい。
In the above example, the configuration in which the
また、上記の例では、金属板45が上部蓋14の高熱伝導部になっているが、熱伝導率の高いセラミック(例えば窒化アルミニウム(AlN)等)又はグラファイト複合材料等で構成した板を上部蓋14の高熱伝導部にしてもよい。
In the above example, the
実施の形態8.
図10は、この発明の実施の形態8によるモータ装置を示す部分断面図である。上部蓋14には、低熱伝導部46よりも熱伝導率の高い放熱板51が筐体13外で取り付けられている。
10 is a partial cross-sectional view showing a motor device according to an eighth embodiment of the present invention. A
放熱板51は、金属板45及び低熱伝導部46のそれぞれに接触した状態で上部蓋14に重なっている。また、放熱板51は、上部蓋14を筐体13に取り付ける複数のねじ17によって上部蓋14に取り付けられている。放熱板51の長さは、上部蓋14の長さよりも長くなっている。これにより、放熱板51の表面積が上部蓋14の表面積よりも大きくなっている。放熱板51は、金属板45の端部から上部蓋14の外側へ延びている。また、放熱板51は、例えばアルミニウム又は銅等で構成されている。他の構成は実施の形態7と同様である。
The
このようなモータ装置1では、低熱伝導部46よりも熱伝導率の高い放熱板51が筐体13外で上部蓋14に取り付けられているので、上部蓋14の熱を放熱板51から効果的に放出することができ、制御基板18の温度上昇をさらに抑制することができる。例えば、制御基板18に含まれる部品の中に発熱密度の高い部品がある場合であっても、上部蓋14の熱を筐体13外へ効果的に放出することができ、制御基板18の温度上昇を抑制することができる。
In such a
なお、上記の例では、放熱板51を上部蓋14に取り付ける構成が実施の形態7のモータ装置1に適用されているが、放熱板51を上部蓋14に取り付ける構成を実施の形態1〜6のモータ装置1に適用してもよい。
In the above example, the configuration in which the
また、上記の例では、金属板45が上部蓋14の高熱伝導部になっているが、熱伝導率の高いセラミック(例えば窒化アルミニウム(AlN)等)又はグラファイト複合材料等で構成した板を上部蓋14の高熱伝導部にしてもよい。
In the above example, the
実施の形態9.
図11は、この発明の実施の形態9によるモータ装置を示す部分断面図である。上部蓋14と筐体13との間には、シール材であるゴム製のOリング55が介在している。また、下部蓋15と筐体13との間にも、シール材であるゴム製のOリング56が介在している。他の構成は実施の形態1と同様である。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a motor device according to
このようなモータ装置1では、上部蓋14及び下部蓋15のそれぞれと筐体13との間にシール材であるOリング55,56が介在しているので、筐体13内を外気から遮断して密閉することができ、例えば水、粉塵又は工場内のオイルミスト等の異物の筐体13内への侵入を防止することができる。これにより、制御装置3を故障しにくくすることができる。
In such a
なお、上記の例では、上部蓋14及び下部蓋15のそれぞれと筐体13との間にシール材を介在させる構成が実施の形態1のモータ装置1に適用されているが、上部蓋14及び下部蓋15のそれぞれと筐体13との間にシール材を介在させる構成を実施の形態2〜8のモータ装置1に適用してもよい。
In the above example, a configuration in which a sealing material is interposed between each of the
この発明は各上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の基本的技術的思想及び教示に基づいて種々変更して実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the basic technical idea and teachings of the present invention.
1 モータ装置、2 モータ、3 制御装置、4 モータハウジング、7 前方ブラケット、11 上部開口部、13 筐体、14 上部蓋、16 制御部品群、18 制御基板(第1基板)、19 パワー基板(第2基板)、20 電力変換素子、32 断熱材、41 蓋本体、42 低熱伝導部、45 金属板(高熱伝導部)、46 低熱伝導部、51 放熱板、55 Oリング(シール材)、71 ブラケット本体、72 ブラケット突出部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記モータに設けられ、前記モータの動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
第1基板及び第2基板を含む制御部品群と、
開口部が設けられ、前記制御部品群を収容する筐体と、
前記筐体よりも熱伝導率の低い低熱伝導部を含み、前記筐体に接触した状態で前記低熱伝導部が前記開口部を塞ぐ蓋と
を有し、
前記第1基板は、前記蓋に取り付けられており、
前記第2基板は、前記蓋から離れた状態で前記筐体内に収容されており、
前記第2基板は、前記第1基板の総発熱量よりも発熱量が大きい電力変換素子を有し、
前記電力変換素子は、前記モータの軸線に沿った方向について前記第1基板から離して配置され、
前記第2基板の一部は、前記モータの軸線と直交する方向について前記第1基板と並んでいる
モータ装置。 A motor,
A control device provided in the motor for controlling the operation of the motor;
The controller is
A control component group including a first substrate and a second substrate;
A housing provided with an opening and accommodating the control component group;
Wherein it comprises a low thermal conductivity low thermal conductive portion than housing, wherein in a state in contact with the casing low thermal conductive portion and a lid for closing the opening,
The first substrate is attached to the lid;
The second substrate is accommodated in the housing in a state separated from the lid,
The second substrate has a power conversion element having a heat generation amount larger than a total heat generation amount of the first substrate,
The power conversion element is disposed away from the first substrate in a direction along an axis of the motor;
A part of the second substrate is aligned with the first substrate in a direction orthogonal to the axis of the motor.
前記モータに設けられ、前記モータの動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
第1基板及び第2基板を含む制御部品群と、
開口部が設けられ、前記制御部品群を収容する筐体と、
前記筐体よりも熱伝導率の低い低熱伝導部を含み、前記筐体に接触した状態で前記開口部を塞ぐ蓋と
を有し、
前記第1基板は、前記蓋に取り付けられており、
前記第2基板は、前記蓋から離れた状態で前記筐体内に収容されており、
前記第2基板は、前記第1基板の総発熱量よりも発熱量が大きい電力変換素子を有し、
前記電力変換素子は、前記モータの軸線に沿った方向について前記第1基板から離して配置され、
前記第2基板の一部は、前記モータの軸線と直交する方向について前記第1基板と並んでおり、
前記モータは、モータ本体と、前記モータ本体を支持するモータハウジングとを有し、
前記モータハウジングは、前記筐体と一体になっているブラケットを有し、
前記電力変換素子は、前記モータの軸線に沿った方向について前記ブラケットと前記第1基板との間に配置されているモータ装置。 A motor,
A control device provided in the motor for controlling the operation of the motor;
With
The controller is
A control component group including a first substrate and a second substrate;
A housing provided with an opening and accommodating the control component group;
A lid that includes a low thermal conductivity portion having a lower thermal conductivity than the casing, and that covers the opening in a state of being in contact with the casing;
Have
The first substrate is attached to the lid;
The second substrate is accommodated in the housing in a state separated from the lid,
The second substrate has a power conversion element having a heat generation amount larger than a total heat generation amount of the first substrate,
The power conversion element is disposed away from the first substrate in a direction along an axis of the motor;
A portion of the second substrate is aligned with the first substrate in a direction perpendicular to the axis of the motor,
The motor has a motor body and a motor housing that supports the motor body,
The motor housing has a bracket integrated with the housing,
The power conversion device is arranged optionally makes the chromophore at the distal end over data device between the bracket and the first substrate for a direction along the axis of the motor.
請求項2に記載のモータ装置。 The motor device according to claim 2, wherein the casing is a separate member from the bracket.
前記電力変換素子は、前記ブラケット突出部に取り付けられている
請求項2又は請求項3に記載のモータ装置。 The bracket has a bracket body that supports the motor body, and a bracket protrusion that protrudes from the bracket body in a direction along the axis of the motor,
The motor device according to claim 2, wherein the power conversion element is attached to the bracket protrusion.
前記電力変換素子は、前記素子取付壁に取り付けられており、
前記第1基板は、前記蓋よりも前記モータに近い位置に配置されている
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のモータ装置。 The housing includes an element mounting wall disposed at a position farther from the motor than the second substrate in a direction orthogonal to the axis of the motor.
The power conversion element is attached to the element mounting wall,
The motor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first substrate is disposed closer to the motor than the lid.
請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のモータ装置。 The motor device according to any one of claims 1 to 5, wherein a heat insulating material that suppresses heat transfer between the first substrate and the housing overlaps the first substrate.
前記蓋本体と前記筐体との間には、前記低熱伝導部が介在しており、
前記蓋本体の熱伝導率は、前記低熱伝導部の熱伝導率よりも高くなっている
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のモータ装置。 The lid has a lid body to which the first substrate is attached;
Between the lid body and the housing, the low thermal conduction portion is interposed,
The motor device according to any one of claims 1 to 6, wherein a thermal conductivity of the lid body is higher than a thermal conductivity of the low thermal conductivity portion.
前記高熱伝導部の熱伝導率は、前記低熱伝導部の熱伝導率よりも高くなっている
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のモータ装置。 The lid has a high thermal conductivity portion in contact with the low thermal conductivity portion;
The motor device according to any one of claims 1 to 6, wherein a thermal conductivity of the high thermal conductivity portion is higher than a thermal conductivity of the low thermal conductivity portion.
請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のモータ装置。 The motor device according to any one of claims 1 to 8, wherein a heat radiating plate having a higher thermal conductivity than the low thermal conductive portion is attached to the lid outside the housing.
請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載のモータ装置。 The motor device according to any one of claims 1 to 9, wherein a sealing material is interposed between the lid and the housing.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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